Земний магнетизм і його елементи. магнітні напрямки
Принцип роботи магнітного компаса заснований на властивості магнітної стрілки встановлюватися у напрямку вектора напруженості магнітного поля, в якому вона знаходиться.
Землю і навколоземний простір оточує магнітне поле, силові лінії якого виходять з південного магнітного полюса, огинають земну кулю і сходяться в північному магнітному полюсі. Магнітні полюси Землі не збігаються з географічними, їх положення на 1970 р визначалося приблизно координатами: Північний - # 966; = = 75 ° N, # 955; = 99 ° W; південний - # 966; = 66,5 ° S; # 955; = 140 ° Е. Прийнято вважати, що на Південному магнітному полюсі зосереджений позитивний магнетизм, а на Північному - негативний.
Магнітне поле Землі характеризує вектор напруженості Т (повна сила земного магнетизму), який спрямований по дотичній до магнітних силових ліній (рис. 9). У загальному випадку цей вектор становить деякий кут I з площиною істинного горизонту і не лежить в площині дійсного меридіана.
Мал. 9. Елементи земного магнетизму
Вертикальна площина, що проходить через вектор напруженості магнітного поля Землі в даній точці, називається площиною магнітного меридіана. У цій площині встановлюється вісь вільно підвішеною магнітної стрілки. Слід від перетину площині магнітного меридіана площиною істинного горизонту називається магнітним меридіаном.
Кут в площині дійсного горизонту між істинним меридіаном (полуденної лінією N - S) і магнітним меридіаном називається магнітним відміною (d). Схиляння відраховується від північної частини істинного меридіана до Е або W від 0 до 180 °. Східному (Е) відміні приписують знак (+), а західному (W) - знак (-).
Кут між площиною дійсного горизонту І вектором повної сили земного магнетизму називається магнітним нахилом (/). На магнітних полюсах спосіб максимально і Один 90 °, а в міру віддалення від полюсів зменшується до нуля. Крива на земній поверхні, утворена точками, в яких магнітне нахилення дорівнює нулю, називається магнітним екватором.
Вектор напруженості магнітного поля Землі можна розкласти на горизонтальну (Н) і вертикальну (Z) складові (див. Рис. 9). Величини Т, Н, Z і I зв'язані співвідношеннями
Горизонтальна складова Н спрямована по магнітному меридіану і утримує в ньому чутливий елемент (стрілку, картушку) магнітного компаса. Як видно з (12), максимальне значення Н приймає при I- 0, тобто на магнітному екваторі, і стає рівним нулю на магнітних полюсах. Тому в блізкополярних районах свідчення магнітного компаса не надійні, а на магнітних полюсах компас взагалі не працює.
Величини d, I, H, Z називаються елементами земного магнетизму. З усіх елементів найбільше значення для судноводіння має магнітне схилення. Розподіл магнетизму на земній поверхні показують на спеціальних картах елементів земного магнетизму. Кривими лініями на карті з'єднані точки з однаковими значеннями того чи іншого елемента. Лінія, що з'єднує точки з однаковим значенням відміни, називається ізогон. Ізолінія нульового відміни - агона розділяє райони зі східним і західним відміною. Величина магнітного відхилення наводиться також на морських навігаційних картах.
Всі елементи земного магнетизму схильні до змін за часом - варіацій. Варіації відміни розрізняють вікові, добові і апериодические.
Вікове зміна - це зміна середньорічний величини відміни з року в рік. Річна зміна схиляння (річне збільшення або зменшення) не перевищує 15 'і показується на морських картах. Добові або солнечносуточниеваріаціі відміни мають період, рівний сонячним діб, за величиною незначні і в судноводінні не враховуються. Апериодические зміни або магнітні збурення відбуваються без певного періоду.
Магнітні збурення великої інтенсивності, коли протягом декількох годин все елементи земного магнетизму різко змінюються, називаються магнітними бурями. Виникнення магнітних бур пов'язане з сонячною активністю і спостерігається по всій земній поверхні. Показання компаса під час магнітних бур ненадійні - схиляння може змінюватися на кілька десятків градусів.
У деяких районах поверхні Землі величини елементів магнетизму, в тому числі і схиляння, різко відрізняються від їх значень в навколишньої місцевості. Така зміна пов'язана зі скупченням магнітних порід під поверхнею і називається магнітною аномалією. Райони магнітних аномалій і межі зміни відміни в них
Мал. 10. Магнітні напрямки
вказуються на морських навігаційних картах і в лоціях. Прикладом аномалій є магнітні аномалії в Повенецкой бухті Онезького озера і в південній частині Ладозького озера. Показання магнітного компаса в районі аномалій використовувати важко, а іноді навіть небезпечно.
Для використання в практиці дані з карти про величину відмінювання повинні бути приведені до року плавання. З цією метою множать річну зміну відміни на число років, що минули від року до якого віднесено схиляння. Отриманою поправкою виправляють схиляння, зняте з карти. Необхідно враховувати, що термін «річне зменшення» або «річне збільшення» відноситься до абсолютної величини відміни.
Якщо плавання відбувається між точками, для яких вказано схиляння на карті, то виробляють інтерполяцію відміни на-віч, розбиваючи район плавання на ділянки, в яких відміна приймають постійним.
Напрямки в море, певні щодо магнітного меридіана, називаються магнітними (рис. 10).
Магнітний курс (МК) - кут в площині дійсного горизонту між північною частиною магнітного меридіана і діаметральної площиною судна у напрямку його руху.
Магнітний пеленг (МП) - кут в площині дійсного горизонту між північною частиною магнітного меридіана і напрямком з точки спостереження на предмет.
Напрямок, що відрізняється на 180 ° від магнітного пеленга називають зворотним магнітним пеленгом (ЗМУ). Магнітні курси, і пеленги відраховуються в круговому рахунку від 0 до 360 °.
Знаючи величину відмінювання, можна перейти від магнітних напрямків до істинним і назад. З рис. 10 видно, що справжні і магнітні напрямки пов'язані залежностями:
Формули (13), (14) - алгебраїчні, де схиляння d може бути величиною позитивною і негативною.